三臂星形共聚醚的合成及其应用于聚氨酯制备研究

【摘要】星形聚合物是指3条或3条以上的线形聚合物链，以化学键连接于同一点所形成的支化聚合物，且各条链之间无主、支链区分。与分子量相同的线形聚合物相比，星形聚合物具有独特的空间结构，较高的官能度，较小的流体动力学体积，较低的扩散系数、粘度和结晶度等特殊的性能，具有广阔的理论研究意义和工业应用前景。本论文通过阳离子开环聚合合成三臂环氧丙烷/四氢呋喃星形共聚醚和三臂聚乙二醇/四氢呋喃星形共聚醚，通过红外光谱法(IR)、凝胶渗透色谱法(GPC)、核磁共振(1HNMR)测试对所合成的共聚醚进行了表征。并以合成的星形共聚醚为原料之一制备聚氨酯弹性体，对其力学性能和热学性能进行研究，得到了预期的实验结果。主要研究结果如下：通过IR、1HNMR、GPC等方法鉴定，在催化剂三氟化硼乙醚作用下，以丙三醇为起始剂，在环氧丙烷助开环作用下，四氢呋喃阳离子开环聚合合成了目标产物三臂环氧丙烷/四氢呋喃星形共聚醚。较优反应条件为：丙三醇用量为单体总质量3%，催化剂用量为四氢呋喃的5%，助开环剂用量为四氢呋喃的12%，反应时间为6h。GPC结果表明，合成的共聚醚具有较窄的分子量分布。通过IR、1HNMR、GPC对产物进行结构分析，在三氟化硼乙醚的催化作用下，以三臂聚乙二醇、四氢呋喃为主要原料进行阳离子开环聚合反应，合成了三臂聚乙二醇/四氢呋喃星形嵌段共聚醚。通过正交试验和单因素实验确定了合成嵌段共聚醚的较佳合成条件，合成较大相对分子质量三臂嵌段共聚醚的较佳合成条件为：反应时间为1.5h，聚乙二醇用量为20g，环氧丙烷用量为四氢呋喃摩尔分数的12%，催化剂用量为四氢呋喃摩尔分数的4%。通过调节起始剂三臂聚乙二醇的用量，合成出所需相对分子质量的共聚醚。分别以合成的三臂环氧丙烷/四氢呋喃星形共聚醚和三臂聚乙二醇/四氢呋喃星形共聚醚为原料之一，1,4-丁二醇为扩链剂，甲苯二异氰酸酯为固化剂，二月桂酸二丁基锡为催化剂，用一步法制备聚氨酯弹性体，研究了聚氨酯弹性体的力学性能和热性能。结果发现，用星形共聚醚合成的聚氨酯弹性体不但综合力学性能较理想，而且具有玻璃化转变温度较低，热稳定好的特点。与用线形共聚醚合成的聚氨酯弹性体相比，用星形共聚醚合成的弹性体具有更好的力学性能。
【作者】苏玲；
【导师】张丽华；
【作者基本信息】中北大学，化学工程，2014，硕士
【关键词】星形聚合物；三臂星形共聚醚；四氢呋喃；阳离子开环；聚氨酯弹性体；

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